]> git.proxmox.com Git - mirror_zfs.git/blobdiff - include/sys/dnode.h
Fix send/recv lost spill block
[mirror_zfs.git] / include / sys / dnode.h
index fe4cd3e4bf375338dde06a181dc5531b7ce1c34f..c60258bbc768dd124c1dc6fed441b6c140f81575 100644 (file)
@@ -20,7 +20,7 @@
  */
 /*
  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- * Copyright (c) 2012, 2016 by Delphix. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2012, 2018 by Delphix. All rights reserved.
  * Copyright (c) 2014 Spectra Logic Corporation, All rights reserved.
  */
 
@@ -35,6 +35,7 @@
 #include <sys/refcount.h>
 #include <sys/dmu_zfetch.h>
 #include <sys/zrlock.h>
+#include <sys/multilist.h>
 
 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
@@ -64,7 +65,7 @@ extern "C" {
  * 4 levels of indirect blocks would not be able to guarantee addressing an
  * entire object, so 5 levels will be used, but 5 * (20 - 7) = 65.
  */
-#define        DN_MAX_INDBLKSHIFT      14      /* 16k */
+#define        DN_MAX_INDBLKSHIFT      17      /* 128k */
 #define        DNODE_BLOCK_SHIFT       14      /* 16k */
 #define        DNODE_CORE_SIZE         64      /* 64 bytes for dnode sans blkptrs */
 #define        DN_MAX_OBJECT_SHIFT     48      /* 256 trillion (zfs_fid_t limit) */
@@ -73,9 +74,7 @@ extern "C" {
 /*
  * dnode id flags
  *
- * Note: a file will never ever have its
- * ids moved from bonus->spill
- * and only in a crypto environment would it be on spill
+ * Note: a file will never ever have its ids moved from bonus->spill
  */
 #define        DN_ID_CHKED_BONUS       0x1
 #define        DN_ID_CHKED_SPILL       0x2
@@ -99,8 +98,20 @@ extern "C" {
 #define        DN_ZERO_BONUSLEN        (DN_BONUS_SIZE(DNODE_MAX_SIZE) + 1)
 #define        DN_KILL_SPILLBLK (1)
 
+#define        DN_SLOT_UNINIT          ((void *)NULL)  /* Uninitialized */
+#define        DN_SLOT_FREE            ((void *)1UL)   /* Free slot */
+#define        DN_SLOT_ALLOCATED       ((void *)2UL)   /* Allocated slot */
+#define        DN_SLOT_INTERIOR        ((void *)3UL)   /* Interior allocated slot */
+#define        DN_SLOT_IS_PTR(dn)      ((void *)dn > DN_SLOT_INTERIOR)
+#define        DN_SLOT_IS_VALID(dn)    ((void *)dn != NULL)
+
 #define        DNODES_PER_BLOCK_SHIFT  (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT)
 #define        DNODES_PER_BLOCK        (1ULL << DNODES_PER_BLOCK_SHIFT)
+
+/*
+ * This is inaccurate if the indblkshift of the particular object is not the
+ * max.  But it's only used by userland to calculate the zvol reservation.
+ */
 #define        DNODES_PER_LEVEL_SHIFT  (DN_MAX_INDBLKSHIFT - SPA_BLKPTRSHIFT)
 #define        DNODES_PER_LEVEL        (1ULL << DNODES_PER_LEVEL_SHIFT)
 
@@ -109,6 +120,10 @@ extern "C" {
 
 #define        DN_BONUS(dnp)   ((void*)((dnp)->dn_bonus + \
        (((dnp)->dn_nblkptr - 1) * sizeof (blkptr_t))))
+#define        DN_MAX_BONUS_LEN(dnp) \
+       ((dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) ? \
+       (uint8_t *)DN_SPILL_BLKPTR(dnp) - (uint8_t *)DN_BONUS(dnp) : \
+       (uint8_t *)(dnp + (dnp->dn_extra_slots + 1)) - (uint8_t *)DN_BONUS(dnp))
 
 #define        DN_USED_BYTES(dnp) (((dnp)->dn_flags & DNODE_FLAG_USED_BYTES) ? \
        (dnp)->dn_used : (dnp)->dn_used << SPA_MINBLOCKSHIFT)
@@ -132,9 +147,68 @@ enum dnode_dirtycontext {
 /* Does dnode have a SA spill blkptr in bonus? */
 #define        DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR                 (1 << 2)
 
-/* User/Group dnode accounting */
+/* User/Group/Project dnode accounting */
 #define        DNODE_FLAG_USEROBJUSED_ACCOUNTED        (1 << 3)
 
+/*
+ * This mask defines the set of flags which are "portable", meaning
+ * that they can be preserved when doing a raw encrypted zfs send.
+ * Flags included in this mask will be protected by AAD when the block
+ * of dnodes is encrypted.
+ */
+#define        DNODE_CRYPT_PORTABLE_FLAGS_MASK         (DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR)
+
+/*
+ * VARIABLE-LENGTH (LARGE) DNODES
+ *
+ * The motivation for variable-length dnodes is to eliminate the overhead
+ * associated with using spill blocks.  Spill blocks are used to store
+ * system attribute data (i.e. file metadata) that does not fit in the
+ * dnode's bonus buffer. By allowing a larger bonus buffer area the use of
+ * a spill block can be avoided.  Spill blocks potentially incur an
+ * additional read I/O for every dnode in a dnode block. As a worst case
+ * example, reading 32 dnodes from a 16k dnode block and all of the spill
+ * blocks could issue 33 separate reads. Now suppose those dnodes have size
+ * 1024 and therefore don't need spill blocks. Then the worst case number
+ * of blocks read is reduced to from 33 to two--one per dnode block.
+ *
+ * ZFS-on-Linux systems that make heavy use of extended attributes benefit
+ * from this feature. In particular, ZFS-on-Linux supports the xattr=sa
+ * dataset property which allows file extended attribute data to be stored
+ * in the dnode bonus buffer as an alternative to the traditional
+ * directory-based format. Workloads such as SELinux and the Lustre
+ * distributed filesystem often store enough xattr data to force spill
+ * blocks when xattr=sa is in effect. Large dnodes may therefore provide a
+ * performance benefit to such systems. Other use cases that benefit from
+ * this feature include files with large ACLs and symbolic links with long
+ * target names.
+ *
+ * The size of a dnode may be a multiple of 512 bytes up to the size of a
+ * dnode block (currently 16384 bytes). The dn_extra_slots field of the
+ * on-disk dnode_phys_t structure describes the size of the physical dnode
+ * on disk. The field represents how many "extra" dnode_phys_t slots a
+ * dnode consumes in its dnode block. This convention results in a value of
+ * 0 for 512 byte dnodes which preserves on-disk format compatibility with
+ * older software which doesn't support large dnodes.
+ *
+ * Similarly, the in-memory dnode_t structure has a dn_num_slots field
+ * to represent the total number of dnode_phys_t slots consumed on disk.
+ * Thus dn->dn_num_slots is 1 greater than the corresponding
+ * dnp->dn_extra_slots. This difference in convention was adopted
+ * because, unlike on-disk structures, backward compatibility is not a
+ * concern for in-memory objects, so we used a more natural way to
+ * represent size for a dnode_t.
+ *
+ * The default size for newly created dnodes is determined by the value of
+ * the "dnodesize" dataset property. By default the property is set to
+ * "legacy" which is compatible with older software. Setting the property
+ * to "auto" will allow the filesystem to choose the most suitable dnode
+ * size. Currently this just sets the default dnode size to 1k, but future
+ * code improvements could dynamically choose a size based on observed
+ * workload patterns. Dnodes of varying sizes can coexist within the same
+ * dataset and even within the same dnode block.
+ */
+
 typedef struct dnode_phys {
        uint8_t dn_type;                /* dmu_object_type_t */
        uint8_t dn_indblkshift;         /* ln2(indirect block size) */
@@ -153,6 +227,13 @@ typedef struct dnode_phys {
        uint64_t dn_maxblkid;           /* largest allocated block ID */
        uint64_t dn_used;               /* bytes (or sectors) of disk space */
 
+       /*
+        * Both dn_pad2 and dn_pad3 are protected by the block's MAC. This
+        * allows us to protect any fields that might be added here in the
+        * future. In either case, developers will want to check
+        * zio_crypt_init_uios_dnode() to ensure the new field is being
+        * protected properly.
+        */
        uint64_t dn_pad3[4];
 
        /*
@@ -186,8 +267,8 @@ typedef struct dnode_phys {
        };
 } dnode_phys_t;
 
-#define        DN_SPILL_BLKPTR(dnp)    (blkptr_t *)((char *)(dnp) + \
-       (((dnp)->dn_extra_slots + 1) << DNODE_SHIFT) - (1 << SPA_BLKPTRSHIFT))
+#define        DN_SPILL_BLKPTR(dnp)    ((blkptr_t *)((char *)(dnp) + \
+       (((dnp)->dn_extra_slots + 1) << DNODE_SHIFT) - (1 << SPA_BLKPTRSHIFT)))
 
 struct dnode {
        /*
@@ -233,14 +314,13 @@ struct dnode {
        uint8_t dn_rm_spillblk[TXG_SIZE];       /* for removing spill blk */
        uint16_t dn_next_bonuslen[TXG_SIZE];
        uint32_t dn_next_blksz[TXG_SIZE];       /* next block size in bytes */
+       uint64_t dn_next_maxblkid[TXG_SIZE];    /* next maxblkid in bytes */
 
        /* protected by dn_dbufs_mtx; declared here to fill 32-bit hole */
        uint32_t dn_dbufs_count;        /* count of dn_dbufs */
-       /* There are no level-0 blocks of this blkid or higher in dn_dbufs */
-       uint64_t dn_unlisted_l0_blkid;
 
        /* protected by os_lock: */
-       list_node_t dn_dirty_link[TXG_SIZE];    /* next on dataset's dirty */
+       multilist_node_t dn_dirty_link[TXG_SIZE]; /* next on dataset's dirty */
 
        /* protected by dn_mtx: */
        kmutex_t dn_mtx;
@@ -249,13 +329,14 @@ struct dnode {
        uint64_t dn_allocated_txg;
        uint64_t dn_free_txg;
        uint64_t dn_assigned_txg;
+       uint64_t dn_dirty_txg;                  /* txg dnode was last dirtied */
        kcondvar_t dn_notxholds;
        enum dnode_dirtycontext dn_dirtyctx;
        uint8_t *dn_dirtyctx_firstset;          /* dbg: contents meaningless */
 
        /* protected by own devices */
-       refcount_t dn_tx_holds;
-       refcount_t dn_holds;
+       zfs_refcount_t dn_tx_holds;
+       zfs_refcount_t dn_holds;
 
        kmutex_t dn_dbufs_mtx;
        /*
@@ -266,7 +347,7 @@ struct dnode {
         * duplicate entries, we order the dbufs by an arbitrary value -
         * their address in memory. This means that dn_dbufs cannot be used to
         * directly look up a dbuf. Instead, callers must use avl_walk, have
-        * a reference to the dbuf, or look up a non-existant node with
+        * a reference to the dbuf, or look up a non-existent node with
         * db_state = DB_SEARCH (see dbuf_free_range for an example).
         */
        avl_tree_t dn_dbufs;
@@ -282,14 +363,20 @@ struct dnode {
        /* used in syncing context */
        uint64_t dn_oldused;    /* old phys used bytes */
        uint64_t dn_oldflags;   /* old phys dn_flags */
-       uint64_t dn_olduid, dn_oldgid;
-       uint64_t dn_newuid, dn_newgid;
+       uint64_t dn_olduid, dn_oldgid, dn_oldprojid;
+       uint64_t dn_newuid, dn_newgid, dn_newprojid;
        int dn_id_flags;
 
        /* holds prefetch structure */
        struct zfetch   dn_zfetch;
 };
 
+/*
+ * We use this (otherwise unused) bit to indicate if the value of
+ * dn_next_maxblkid[txgoff] is valid to use in dnode_sync().
+ */
+#define        DMU_NEXT_MAXBLKID_SET           (1ULL << 63)
+
 /*
  * Adds a level of indirection between the dbuf and the dnode to avoid
  * iterating descendent dbufs in dnode_move(). Handles are not allocated
@@ -327,22 +414,24 @@ int dnode_hold_impl(struct objset *dd, uint64_t object, int flag, int dn_slots,
     void *ref, dnode_t **dnp);
 boolean_t dnode_add_ref(dnode_t *dn, void *ref);
 void dnode_rele(dnode_t *dn, void *ref);
-void dnode_rele_and_unlock(dnode_t *dn, void *tag);
+void dnode_rele_and_unlock(dnode_t *dn, void *tag, boolean_t evicting);
 void dnode_setdirty(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx);
 void dnode_sync(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx);
 void dnode_allocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize, int ibs,
     dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, int dn_slots, dmu_tx_t *tx);
 void dnode_reallocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize,
-    dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, int dn_slots, dmu_tx_t *tx);
+    dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, int dn_slots,
+    boolean_t keep_spill, dmu_tx_t *tx);
 void dnode_free(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx);
 void dnode_byteswap(dnode_phys_t *dnp);
 void dnode_buf_byteswap(void *buf, size_t size);
 void dnode_verify(dnode_t *dn);
+int dnode_set_nlevels(dnode_t *dn, int nlevels, dmu_tx_t *tx);
 int dnode_set_blksz(dnode_t *dn, uint64_t size, int ibs, dmu_tx_t *tx);
 void dnode_free_range(dnode_t *dn, uint64_t off, uint64_t len, dmu_tx_t *tx);
 void dnode_diduse_space(dnode_t *dn, int64_t space);
-void dnode_willuse_space(dnode_t *dn, int64_t space, dmu_tx_t *tx);
-void dnode_new_blkid(dnode_t *dn, uint64_t blkid, dmu_tx_t *tx, boolean_t);
+void dnode_new_blkid(dnode_t *dn, uint64_t blkid, dmu_tx_t *tx,
+    boolean_t have_read, boolean_t force);
 uint64_t dnode_block_freed(dnode_t *dn, uint64_t blkid);
 void dnode_init(void);
 void dnode_fini(void);
@@ -350,6 +439,11 @@ int dnode_next_offset(dnode_t *dn, int flags, uint64_t *off,
     int minlvl, uint64_t blkfill, uint64_t txg);
 void dnode_evict_dbufs(dnode_t *dn);
 void dnode_evict_bonus(dnode_t *dn);
+void dnode_free_interior_slots(dnode_t *dn);
+boolean_t dnode_needs_remap(const dnode_t *dn);
+
+#define        DNODE_IS_DIRTY(_dn)                                             \
+       ((_dn)->dn_dirty_txg >= spa_syncing_txg((_dn)->dn_objset->os_spa))
 
 #define        DNODE_IS_CACHEABLE(_dn)                                         \
        ((_dn)->dn_objset->os_primary_cache == ZFS_CACHE_ALL ||         \
@@ -360,13 +454,142 @@ void dnode_evict_bonus(dnode_t *dn);
        ((_dn)->dn_objset->os_primary_cache == ZFS_CACHE_ALL ||         \
        (_dn)->dn_objset->os_primary_cache == ZFS_CACHE_METADATA)
 
-#ifdef ZFS_DEBUG
-
 /*
- * There should be a ## between the string literal and fmt, to make it
- * clear that we're joining two strings together, but that piece of shit
- * gcc doesn't support that preprocessor token.
+ * Used for dnodestats kstat.
  */
+typedef struct dnode_stats {
+       /*
+        * Number of failed attempts to hold a meta dnode dbuf.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_dbuf_hold;
+       /*
+        * Number of failed attempts to read a meta dnode dbuf.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_dbuf_read;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) was able
+        * to hold the requested object number which was allocated.  This is
+        * the common case when looking up any allocated object number.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_alloc_hits;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) was not
+        * able to hold the request object number because it was not allocated.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_alloc_misses;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) was not
+        * able to hold the request object number because the object number
+        * refers to an interior large dnode slot.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_alloc_interior;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) needed
+        * to retry acquiring slot zrl locks due to contention.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_alloc_lock_retry;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) did not
+        * need to create the dnode because another thread did so after
+        * dropping the read lock but before acquiring the write lock.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_alloc_lock_misses;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) found
+        * a free dnode instantiated by dnode_create() but not yet allocated
+        * by dnode_allocate().
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_alloc_type_none;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_FREE) was able
+        * to hold the requested range of free dnode slots.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_free_hits;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_FREE) was not
+        * able to hold the requested range of free dnode slots because
+        * at least one slot was allocated.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_free_misses;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_FREE) was not
+        * able to hold the requested range of free dnode slots because
+        * after acquiring the zrl lock at least one slot was allocated.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_free_lock_misses;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_FREE) needed
+        * to retry acquiring slot zrl locks due to contention.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_free_lock_retry;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_FREE) requested
+        * a range of dnode slots which were held by another thread.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_free_refcount;
+       /*
+        * Number of times dnode_hold(..., DNODE_MUST_BE_FREE) requested
+        * a range of dnode slots which would overflow the dnode_phys_t.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_free_overflow;
+       /*
+        * Number of times a dnode_hold(...) was attempted on a dnode
+        * which had already been unlinked in an earlier txg.
+        */
+       kstat_named_t dnode_hold_free_txg;
+       /*
+        * Number of times dnode_free_interior_slots() needed to retry
+        * acquiring a slot zrl lock due to contention.
+        */
+       kstat_named_t dnode_free_interior_lock_retry;
+       /*
+        * Number of new dnodes allocated by dnode_allocate().
+        */
+       kstat_named_t dnode_allocate;
+       /*
+        * Number of dnodes re-allocated by dnode_reallocate().
+        */
+       kstat_named_t dnode_reallocate;
+       /*
+        * Number of meta dnode dbufs evicted.
+        */
+       kstat_named_t dnode_buf_evict;
+       /*
+        * Number of times dmu_object_alloc*() reached the end of the existing
+        * object ID chunk and advanced to a new one.
+        */
+       kstat_named_t dnode_alloc_next_chunk;
+       /*
+        * Number of times multiple threads attempted to allocate a dnode
+        * from the same block of free dnodes.
+        */
+       kstat_named_t dnode_alloc_race;
+       /*
+        * Number of times dmu_object_alloc*() was forced to advance to the
+        * next meta dnode dbuf due to an error from  dmu_object_next().
+        */
+       kstat_named_t dnode_alloc_next_block;
+       /*
+        * Statistics for tracking dnodes which have been moved.
+        */
+       kstat_named_t dnode_move_invalid;
+       kstat_named_t dnode_move_recheck1;
+       kstat_named_t dnode_move_recheck2;
+       kstat_named_t dnode_move_special;
+       kstat_named_t dnode_move_handle;
+       kstat_named_t dnode_move_rwlock;
+       kstat_named_t dnode_move_active;
+} dnode_stats_t;
+
+extern dnode_stats_t dnode_stats;
+
+#define        DNODE_STAT_INCR(stat, val) \
+    atomic_add_64(&dnode_stats.stat.value.ui64, (val));
+#define        DNODE_STAT_BUMP(stat) \
+    DNODE_STAT_INCR(stat, 1);
+
+#ifdef ZFS_DEBUG
+
 #define        dprintf_dnode(dn, fmt, ...) do { \
        if (zfs_flags & ZFS_DEBUG_DPRINTF) { \
        char __db_buf[32]; \